¿Cómo funcionan las celdas solares?

Summary

En las últimas dos décadas, la energía solar ha aumentado su contribución al suministro global de energía. Este video detalla cómo las celdas solares, utilizando silicio altamente purificado, convierten la energía solar en electricidad. Se explica el proceso de dopaje para crear uniones p-n, que generan un campo eléctrico esencial para el flujo de electrones. A pesar de su potencial, la energía solar representa solo el 13% de la energía mundial, debido a costos de capital y eficiencia. Finalmente, se menciona la conexión de plantas solares a la red eléctrica y la importancia de los inversores para la conversión de corriente.

Takeaways

• ☀️ La contribución de la energía solar al suministro total de energía mundial ha aumentado significativamente en las últimas dos décadas.
• 🏭 La arena, el segundo elemento más abundante en la Tierra, se utiliza para producir cristales de silicio de alta pureza para celdas solares.
• 🔬 El silicio se purifica a través de un complejo proceso, convirtiéndose en silicio policristalino altamente purificado.
• ⚛️ La oblea de silicio es el componente clave en las celdas fotovoltaicas, donde los electrones tienen libertad limitada de movimiento.
• ⚡ Los electrones se liberan y generan corriente cuando la luz solar incide en la celda solar y proporciona energía fotónica.
• 🔋 La unión pn es esencial para crear una fuerza motriz que permite el flujo unidireccional de electrones en la celda solar.
• 🌌 La diferencia de potencial se desarrolla entre las regiones n y p, generando corriente continua cuando se conecta una carga.
• 🔗 Los paneles solares están formados por celdas interconectadas en serie y paralelo, lo que aumenta el voltaje y la corriente.
• 🌍 Aunque los costos de operación de las celdas fotovoltaicas son bajos, su contribución total a la energía mundial es solo del 13%.
• 🔌 Las plantas de energía solar a menudo se conectan a la red eléctrica para manejar la gran cantidad de energía generada y convertir la corriente continua en alterna.

Q & A

¿Cuál ha sido el impacto de la energía solar en el suministro total de energía en el mundo en las últimas dos décadas?

La contribución de la energía solar al suministro total de energía ha crecido significativamente.

¿Qué recurso natural se utiliza para producir las celdas solares y por qué es importante?

La arena se utiliza para producir celdas solares porque es la segunda sustancia más abundante en la Tierra y se convierte en cristales de silicio de alta pureza.

¿Cuál es el proceso para convertir arena en silicio purificado?

La arena debe pasar por un complejo proceso de purificación que incluye convertir el silicio en bruto a una forma gaseosa y mezclarlo con hidrógeno para obtener silicio policristalino altamente purificado.

¿Qué es una oblea de silicio y cuál es su función en una celda fotovoltaica?

Una oblea de silicio es una lámina muy fina que actúa como el corazón de una celda fotovoltaica, donde se lleva a cabo la conversión de energía solar en electricidad.

¿Cómo se genera una corriente eléctrica en una celda solar?

La corriente eléctrica se genera cuando la luz solar incide en la unión p-n de la celda, creando pares de electrones y agujeros que son impulsados por el campo eléctrico generado.

¿Qué es el dopaje y cómo afecta a la conductividad del silicio?

El dopaje es el proceso de inyectar impurezas en el silicio para crear electrones libres (dopaje tipo n) o agujeros (dopaje tipo p), lo que aumenta la conductividad del material.

¿Cuál es la función de la región de agotamiento en una celda solar?

La región de agotamiento se forma donde no hay electrones libres ni agujeros, creando un campo eléctrico que impulsa a los electrones y agujeros generados por la luz solar.

¿Por qué se conectan las celdas solares en serie y paralelo en un panel solar?

Las celdas se conectan en serie y paralelo para aumentar tanto la tensión como la corriente generada, logrando un rango utilizable de energía eléctrica.

¿Cuáles son las diferencias entre las celdas solares policristalinas y monocristalinas?

Las celdas policristalinas están hechas de múltiples cristales y son menos costosas, mientras que las celdas monocristalinas tienen una mayor conductividad eléctrica pero son más caras.

¿Cuál es la razón de la baja contribución de la energía solar fotovoltaica a nivel mundial, a pesar de sus bajos costos operativos?

La contribución de la energía solar es baja principalmente debido a los altos costos de capital y a las limitaciones de eficiencia de los paneles solares en comparación con otras fuentes de energía convencionales.

¿Cómo se puede almacenar electricidad generada por paneles solares en casas?

En los hogares, se puede almacenar electricidad utilizando baterías y controladores de carga solar, lo que permite el uso de energía solar incluso cuando no hay luz solar directa.

¿Qué sucede con la corriente generada en las plantas de energía solar?

La corriente continua generada en las plantas de energía solar se convierte en corriente alterna mediante inversores de potencia antes de ser alimentada a la red eléctrica.